课程概述

《半导体物理学》是电子科学与技术专业、微电子科学与工程等专业的基础课程。主要涵盖四个部分的内容,分别是:晶体半导体的基础知识和性质(第1讲至第5讲)、半导体的接触现象(第6讲至第8讲)、半导体的光、热、磁等物理现象(第9讲至第11讲),以及非晶态半导体(第12讲)。

课程由陕西省教学名师,西北大学张志勇教授领衔课程团队打造,以刘恩科等编著的《半导体物理学》(电子工业出版社,第七版)教材为蓝本,通过对其中教学内容的提炼概括,浓缩出数十个知识单元。

     本课程侧重《半导体物理学》中知识点的归纳总结,以及相关概念的梳理;公式的推导则较为简略,主要突出相关物理问题。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

本课程的先修课程主要有 普通物理、热力学与统计物理、量子力学、固体物理学等。

授课大纲

第1讲:半导体中的电子状态和能带

1.1 半导体基础知识

1.2 原子中的电子状态——能级

1.3 晶体中的电子状态——能带 1.3.1 能带的形成

1.3 晶体中的电子状态——能带 1.3.2 能带论

1.4 半导体中电子的运动与有效质量

1.5 半导体的导电机构与空穴

1.6 回旋共振及常见半导体的能带结构

单元测验——第1讲

第2讲:半导体中的杂质和缺陷能级

2. 半导体中的杂质和缺陷能级(上) (杂质的类型;浅能级杂质)

2. 半导体中的杂质和缺陷能级(下) (杂质的补偿;深能级杂质;缺陷)

单元测验——第2讲

综合对比测试1——本征半导体(第1讲)与杂质半导体(第2讲)

第3讲:半导体中载流子的统计分布

3.1 载流子浓度的表达式—1.状态密度

3.1 载流子浓度的表达式—2.分布函数(含非简并半导体)

3.1 载流子浓度的表达式—3.一般表达式;基本特征;电中性方程

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—1. 本征半导体

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—2. 杂质半导体

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—3. 杂质补偿半导体

3.3 简并半导体

3.4 小结

单元测验——第3讲

第4讲:半导体的导电性

4.1 载流子的漂移运动和迁移率

4.2 载流子的散射及对漂移运动的影响

4.3 电阻率与杂质浓度和温度的关系

4.4 小结

单元测验——第4讲

第5讲:非平衡载流子

5.1 非平衡态与非平衡载流子

5.2 复合理论与陷阱效应

5.3 非平衡载流子的扩散运动与爱因斯坦关系

5.4 连续性方程

5.5 小结

单元测验——第5讲

综合对比测试2——载流子的漂移运动(第4讲)与扩散运动(第5讲)

综合对比测试3——半导体的热平衡状态(第3讲)与非平衡状态(第5讲)

综合对比测试4——杂质对半导体的影响:浅能级杂质(第2讲)、散射(第4讲)、深能级杂质(第5讲)

第6讲:金属和半导体的接触

6.1 M-S接触的势垒模型

6.2 整流接触和欧姆接触

单元测验——第6讲

第7讲:半导体表面与MIS结构

7.1 表面电场效应(上)

7.1 表面电场效应(下)

7.2 表面空间电荷区的基本性质(上)

7.2 表面空间电荷区的基本性质(下)

7.3 MIS结构的C-V特性(上)

7.3 MIS结构的C-V特性(下)

7.4 Si-SiO2系统及表面电导

单元测验——第7讲

第8讲:半导体异质结构

8.1 半导体异质结的能带结构(上)

8.1 半导体异质结的能带结构(下)

8.2 异质PN结的I-V特性和注入特性

8.3 半导体异质结量子阱及超晶格结构

单元测验——第8讲

第9讲:半导体的光学性质和光电与发光现象

9.1 半导体中的光吸收(上)

9.1 半导体中的光吸收(下)

9.2 半导体的光电导(上)

9.2 半导体的光电导(下)

9.3 光生伏特效应

9.4 半导体发光

单元测验——第9讲

第10讲:半导体的热电性质

10.1 半导体的热电效应

10.2 半导体的热导率

第11讲:半导体在磁场中的效应——霍耳效应

11. 霍耳效应

第12讲:非晶态半导体

12. 非晶态半导体

单元测验——第10、11、12讲

参考资料

 材: 《半导体物理学》 电子工业出版社(第七版)   刘恩科等编

参考书:1、《半导体物理学》 科学出版社   黄昆 谢希德 编著

2、《半导体物理学》 高教出版社   叶良修编

3、《半导体器件物理与工艺》科学出版社 A.S.Grove

4、《Physics of Semiconductor Deviecs[] 施敏

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